新麥系列品種遺傳基礎及性狀變化趨勢研究

王映紅， 馬華平， 李曉航， 王士坤， 馬曉紅， 董 昀

(河南省新鄉市農業科學院, 河南 新鄉 453002)

新麥系列品種在河南省及黃淮冬麥區小麥遺傳育種及示范推廣中發揮著重要作用，新麥9號、新麥18、新麥26等分別被農業部推介為黃淮冬麥區南片“十五”、“十一五”、“十二五至十三五”小麥主導品種，其中新麥18號2008年獲農業部小麥授權品種全國推廣面積前五名證書，2009年獲河南省科技進步一等獎；超強筋品種新麥26是黃淮冬麥區南片優質強筋小麥主導品種，河南省“四優四化”科技支撐行動計劃主推品種，新麥26已成為我國優質強筋小麥品種選育與應用的標桿品種；超強筋新麥45被評定為“國家冬小麥新品種集中展示示范觀摩暨第三屆和第四屆黃淮麥區小麥新品種地展博覽會”專家推薦品種。本文用主成分分析[1]、相關性分析及聚類分析[2]研究近年來審定的新麥系列品種產量及品質性狀變化趨勢，多種分析方法相互印證，篩選出優良小麥種質資源，為今后的小麥育種尤其是強筋小麥育種，提供品種和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以小麥品種新麥26、新麥23、新麥28、新麥29、新麥30、新科麥168、新科麥169、新麥32、新麥36、新麥39、新麥35、新麥51、新麥45和新麥38為研究材料。

1.2 數據處理與分析

整理品種審定公告及相關文獻[3-7]，分析各品種產量及穗數、穗粒數、千粒重等產量相關性狀， 容重、蛋白質含量、濕面筋含量、吸水量、穩定時間等品質性狀相關數據。

采用R 3.2.2 軟件對這些參數進行主成分分析，獲取不同品種與品質指標的主成分雙因素信息圖。運用Microsoft Excel 2007 軟件進行數據處理，采用R 3.2.2 和MATLAB R 2015 b 軟件進行作圖，采用SPSS 21進行相關分析[8]。

注：X 1～X 5代表容重、蛋白質含量、濕面筋含量、吸水量和穩定時間，1～14分別代表14個品種，對應表1。圖1 品種與品質性狀對應指標雙標圖

2 結果與分析

2.1 遺傳分析

2010年以來通過國家審定的新麥系列品種有10個，河南省審定的有4個，其中新麥28分別通過河南省旱地和水地組審定，新麥29和新科麥168分別通過河南省農作物品種審定委員會審定和國家農作物品種審定委員會審定。從表1可知，新麥系列品種選育而來的6個，周麥系列品種選育而來的10個，矮抗58作為親本選育而來的5個，濟麥系列品種選育而來的3個。高產組合選配的首選親本材料以大面積推廣應用的周麥系列品種為主，以降桿為目的，多選用矮抗58，而強筋組合選擇以新麥26為親本的越來越多。

表1 新麥系列品種系譜

2.2 品質性狀均值與變異系數

由表2可知，14個小麥品種的容重、蛋白質含量、濕面筋含量和吸水量的變異系數在1.57%～7.30%之間，均在10%以下，穩定時間的變異系數比較大，達106.61%，表明2010—2021年期間審定的14個小麥品種的容重、蛋白質含量、濕面筋含量和吸水量差異較小，容重變化幅度最小，穩定時間差異較大，變化幅度最大。

表2 各品種品質性狀的均值與變異系數

2.3 新麥系列品種品質性狀對應分析

2.3.1主成分分析

采用主成分分析法對14個品種的5 個品質性狀進行分析，探索2010—2021年期間育成的新麥系列小麥品種品質性狀的內在聯系。由圖1可知，本文中雙標圖的第一主成分和第二主成分累計貢獻率之和達96.06%，反映品質評價指標與不同小麥品種對應關系通過了擬合度檢驗，充分體現了評價指標數據潛在的相互關系，具有很好的分析價值。每個樣本向量在因子向量上的垂直投影越長，表明該向量在響應樣本中的表型值越高，每2個因素的夾角大小表示二者的相關性[9]。圖1顯示，從品質指標的相關性角度來看，容重與蛋白質含量、吸水量和穩定時間呈正相關，濕面筋含量與容重、蛋白質含量、吸水量和穩定時間呈負相關。從品種方面看，新麥26、新麥28、新麥45、新麥38的穩定時間表現突出，新麥28、新麥29、新麥30、新科麥169、新麥38的容重較高。

2.3.2相關性分析

由表3可知，蛋白質含量和吸水量、穩定時間均呈正相關，差異達極顯著水平，相關系數為0.667 2和0.728 2。吸水量和穩定時間呈正相關，差異達極顯著水平，相關系數為0.673 5。

表3 品質各性狀間的相關性分析

2.3.3聚類分析

依據容重、蛋白質含量、濕面筋含量、吸水量及穩定時間等品種指標，采用歐氏距離最短距離法對新麥系列品種進行聚類分析，在遺傳距離為10時，將全部品種分為兩大類群，見圖2。第Ⅰ類群包括10個品種，全為中筋類型，即新麥32、新麥39、新麥36、新麥30、新麥35、新麥23、新科麥169、新麥29、新科麥168、新麥51，該類群穩定時間較短，在遺傳距離為5時，該類群內又分成兩類，新麥29、新科麥168和新麥51蛋白質和濕面筋含量均較低，聚為一類；第Ⅱ類群包括4個品種，即新麥28、新麥45、新麥26和新麥38，該類群全為強筋品種，突出特點是穩定時間較長。

圖2 品質性狀聚類分析

2.4 新麥系列品種產量性狀分析

由表4可知，14個小麥品種的穗數、穗粒數和千粒重的變異系數在6.04%～ 8.81%之間，均在10%以下，產量的變異系數10.00%，增產率的變異系數比較大，達到50.74%，新麥39為旱地品種，產量數據較低，去除新麥39后，產量的變異系數為7.21%，在10%以下，表明2010—2021 年期間審定的14個小麥品種的穗數、穗粒數和千粒重差異較小，去除新麥39后，產量差異也較小，增產率差異較大，變化幅度最大。

表4 各品種產量性狀的均值與變異系數

受參試年份不同氣候條件影響，品種產量會有波動，且一般春性、強筋和旱地品種，產量不能與常規半冬性中筋品種比較，新麥系列品種春性和強筋品種較多，不分類型單從審定年份看，產量性狀無明顯變化規律。去除個別品種(旱地新麥39、中筋新麥51)，將新麥系列品種按中筋品種、強筋品種和春性品種劃分，三種類型的品種產量總體均呈上升趨勢，見圖3。

圖3 新麥系列品種分類型產量變化趨勢

3 討論與結論

3.1 遺傳基礎較窄，親緣關系較近

近年來新麥系列品種的遺傳分析結果與曹廷杰等[10]的研究結果一致，少數主推品種的大量重復使用，導致相對遺傳基礎較窄，品種間親緣關系較近，遺傳多樣性不足。因此，選擇微修飾育種保證中短期的持續發展，同時兼顧種質資源創新，成為今后育種工作的重點[11]。從系譜分析看，新麥系列品種都是通過已審定品種雜交選育而成，用中間改良材料較少，外源基因引進也是通過即成品種，沒有直接應用外源品種，遺傳基礎比較狹窄。作為基層育種單位，大量資金的投入用于種質資源創新不太現實，但可以在微修飾育種的同時，少量多年的長期堅持種質資源創新工作，改良后作為育種中間材料使用，即拓寬遺傳基礎，又不耽誤中短期持續發展。

3.2 新麥系列品種品質指標變化規律

本研究結果表明，容重與蛋白質含量、吸水量與穩定時間呈正相關，濕面筋含量與容重、蛋白質含量、吸水量和穩定時間呈負相關。蛋白質含量和吸水量、穩定時間呈極顯著正相關(r=0.667 2和0.728 2)，吸水量和穩定時間呈極顯著正相關(r=0.673 5)。崔文禮等[12]認為，蛋白質含量與濕面筋含量、面粉形成時間、面粉吸水量和沉降值呈極顯著正相關，蛋白質含量與穩定時間呈顯著正相關，與本研究結果基本一致。從具體品種來看，新麥26、新麥28、新麥45、新麥38的穩定時間表現突出，新麥28、新麥29、新麥30、新科麥169、新麥38的容重較高。從審定年份看，近年來強筋品種增多。

3.3 新麥系列品種產量變化趨勢

新麥系列品種中新麥23和新麥29為春性品種，其他均為半冬性，新麥39為旱地品種，新麥26、新麥28、新麥38和新麥45為強筋品種，總體看，除旱地品種新麥39產量較低外，其他產量性狀無明顯變化。王美芳等[13]分析黃淮冬麥區2003—2013年育成的品種，發現其產量及產量構成三因素呈逐步上升趨勢。溫輝芹等[14]研究表明，山西省各麥區審定小麥品種平均產量年度間雖有波動，但總體均呈逐步上升趨勢。將新麥系列近年來審定品種按春性、強筋和中筋品種劃分，三種類型品種的產量總體均呈上升趨勢，與近年來各區域[15]各組別參試品種產量變化趨勢一致。